化工原理（CAI）.PPTVIP

* * * * * * * 例：用泵把20℃的苯从地下储罐送到高位槽，流量为300 l/min。高位槽液面比储罐液面高10m。泵吸入管路用φ89×4mm的无缝钢管，直管长为15m，管路上装有一个底阀（可粗略的按旋启式止回阀全开时计）、一个标准弯头；泵排出管用φ57×3.5mm的无缝钢管，直管长度为50m，管路上装有一个全开的闸阀、一个全开的截止阀和三个标准 弯头。储罐及高位槽液面上方均为大气压。设储罐液面维持 恒定。试求泵提供的能量W。 * 分析： W 柏努利方程 △Z、△u、△P已知 求∑hf 管径不同 吸入管路 排出管路 范宁公式 l、d已知 求λ 求Re、ε/d 摩擦因数图 当量长度 阻力系数 查图 * 解：取储罐液面为上游截面1-1，高位槽液面为下游截面2-2， 并以截面1-1为基准水平面。在两截面间列柏努利方程式。 式中： （1）吸入管路上的能量损失 * 式中 管件、阀门的当量长度为： 底阀(按旋转式止回阀全开时计） 6.3m 标准弯头 2.7m 进口阻力系数 ξc=0.5 * 苯的密度为880kg/m3，粘度为6.5×10-4Pa·s 取管壁的绝对粗糙度ε=0.3mm，ε/d=0.3/81=0.0037， 查得λ=0.029 * （2）排出管路上的能量损失 ∑hf,b 式中: 管件、阀门的当量长度分别为： 全开的闸阀 0.33m 全开的截止阀 17m 三个标准弯头 1.6×3=4.8 m * 出口阻力系数 ξe=1 仍取管壁的绝对粗糙度ε=0.3mm，ε/d=0.3/50=0.006， 查得λ=0.0313 * （3）管路系统的总能量损失: * 第 一 章 流 体 流 动 一、直管中摩擦阻力的测定 二、管路上的局部阻力 三、管路系统中的总能量损失 第 四 节 管内流体流动的摩擦阻力损失 * ——流动阻力产生的根源 流体具有粘性，流动时存在内部摩擦力. ——流动阻力产生的条件 固定的管壁或其他形状的固体壁面 管路中的阻力 直管阻力 ： 局部阻力： 流体流经一定管径的直管时由于流体的内摩擦而产生的阻力 流体流经管路中的管件、阀门及管截面的突然扩大及缩小等局部地方所引起的阻力。 * 单位质量流体流动时所损失的机械能，J/kg。 单位重量流体流动时所损失的机械能 ，m。 压头损失 管径的表示方式： A：管外径； B：壁厚。 * 一、流体在直管中的流动阻力 1、直管中流体摩擦阻力损失的测定 * -等径圆管内的摩擦阻力损失测定式。 对于水平管： 注意： 同一根直管，无论水平安装还是坚直安装，hf应相同。 * 2、直管中流体摩擦阻力损失的计算通式 * * ——圆形直管内能量损失与摩擦应力关系式 与 比较，得： 3、公式的变换 * ? —— 圆形直管阻力所引起能量损失的通式 称为范宁公式。 （ 对于层流或湍流都适用） λ为无因次的系数，称为摩擦因数 。 * 4. 层流时的摩擦损失 ——哈根-泊谡叶公式 与范宁公式 对比，得： ——层流流动时λ与Re的关系 * 5、管壁粗糙度对摩擦系数的影响 化工管路 光滑管 粗糙管 玻璃管、黄铜管、塑料管 钢管、铸铁管 管壁粗糙度 绝对粗糙度 相对粗糙度 壁面凸出部分的平均高度， 以ε表示 。 绝对粗糙度与管道直径的比值 即ε /d 。 * 光滑管流动 完全粗糙管 * 思考：层流流动时，当体积流量为V的流体通过直径不同的管路时, △Pf与管径d的关系如何？ 可见： * 5. 直管内湍流流动的阻力损失 湍流流动，由量纲分析法得： * * 1）摩擦因数图 a)层流区：Re≤2000，λ与Re成直线关系，λ=64/Re。 b)过渡区：2000＜Re＜4000，管内流动随外界条件的影响而